土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書教材

1、HUhtAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書左明漢編湖南工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院目錄前言1實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)2實(shí)驗(yàn)一、土的含水量實(shí)驗(yàn)4實(shí)驗(yàn)二、土的密度實(shí)驗(yàn)6實(shí)驗(yàn)三、液塑限聯(lián)合測(cè)定法測(cè)定土的液塑限實(shí)驗(yàn)8實(shí)驗(yàn)四、土的固結(jié)實(shí)驗(yàn)10實(shí)驗(yàn)五、直接剪切儀測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)13實(shí)驗(yàn)六、土的擊實(shí)實(shí)驗(yàn)16實(shí)驗(yàn)七、三軸剪切實(shí)驗(yàn)20本指導(dǎo)書是配合建筑工程專業(yè)、道路與橋梁專業(yè)“土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)”的教材而 編寫的，編寫時(shí)注意了以下幾點(diǎn)：1實(shí)驗(yàn)與講課的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要配合講課，加強(qiáng)理論與實(shí)踐的聯(lián)系，使講 課中的重要內(nèi)容和原理能通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步鞏固、提高、深化。2、加強(qiáng)基本操作和技能的訓(xùn)練。

2、常用儀器、主要操作技能都作了文字說明，某 些最基本的操作技能則盡可能在不同實(shí)驗(yàn)中多次運(yùn)用，以利于反復(fù)訓(xùn)練。3、培養(yǎng)獨(dú)立思考和獨(dú)立工作的能力。在配合講課的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排盡可 能根據(jù)循序漸進(jìn)的原則，由淺入深，由簡(jiǎn)到繁。逐步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立觀察、分析實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象并歸納出結(jié)論的能力。有些實(shí)驗(yàn)還要求學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，自己組合、安 裝儀器設(shè)備，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生解決具體問題的能力。在編寫過程中，參考了有關(guān)院校的資料。由于水平有限，缺點(diǎn)和錯(cuò)誤在所難免， 希望批評(píng)指正。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)為了確保實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，達(dá)到預(yù)定目的，應(yīng)做到下列幾點(diǎn):一、作好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作：1預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，明確本次實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、方法、步驟和注意

3、事項(xiàng)。2、預(yù)習(xí)與本次實(shí)驗(yàn)有關(guān)的基本原理。3、對(duì)實(shí)驗(yàn)中所用到的儀器、設(shè)備、實(shí)驗(yàn)前應(yīng)有一定的熟悉和了解。4、 必須清楚地知道本次實(shí)驗(yàn)所需記錄的項(xiàng)目及數(shù)據(jù)處理的方法，事先做好記錄 表格。5、除了解指導(dǎo)書所提方案外，應(yīng)多設(shè)想一些其它方案。二、遵守實(shí)驗(yàn)室的規(guī)章制度：1嚴(yán)肅認(rèn)真，保持安靜。2、愛護(hù)設(shè)備及儀器，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。3、非本實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備及儀器切勿任意動(dòng)用。4、實(shí)驗(yàn)完畢后，應(yīng)將設(shè)備和儀器擦試干凈，并恢復(fù)到原來正常狀態(tài)。三、認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)：1認(rèn)真聽取教師講解。2、清點(diǎn)有關(guān)實(shí)驗(yàn)用設(shè)備和器材。3、應(yīng)有嚴(yán)格的科學(xué)作風(fēng)、認(rèn)真細(xì)致地按照要求的實(shí)驗(yàn)方法和步驟進(jìn)行。4、對(duì)于帶電或貴重的設(shè)備及儀器，在接線或布置后，應(yīng)

4、經(jīng)教師檢查通過后，才 能開始實(shí)驗(yàn)。5、實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)密切觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，隨時(shí)進(jìn)行分析，若發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，應(yīng)及 時(shí)總結(jié)。6、記錄下全部所需測(cè)量數(shù)據(jù)，以及儀器型號(hào)、精度、量程，試件尺寸。如實(shí)驗(yàn) 結(jié)果與溫度有關(guān)還應(yīng)記錄溫度、濕度。原始數(shù)據(jù)不得任意修改。7、教學(xué)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)， 在實(shí)驗(yàn)小組中雖有一定分工， 但每個(gè)學(xué)生都必須自己動(dòng)手，完成實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。8如學(xué)生希望觀察一些與本實(shí)驗(yàn)有關(guān)的其他現(xiàn)象，或用另外方案進(jìn)行測(cè)量，在 完成本實(shí)驗(yàn)規(guī)定項(xiàng)目后，經(jīng)教師同意可以進(jìn)行。四、寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告:實(shí)驗(yàn)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)的總結(jié)，通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫，可以提高分析問題的能力，因 此必需獨(dú)立完成。報(bào)告要求整潔清楚，要有分析

5、和自己的觀點(diǎn)，并進(jìn)行討論。一般實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)具有下列內(nèi)容：1實(shí)驗(yàn)名稱，實(shí)驗(yàn)日期，實(shí)驗(yàn)者及同組成員。2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、實(shí)驗(yàn)的基本原理、方法及步驟。4、設(shè)備及儀器型號(hào)、精度、量程等。5、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及其處理應(yīng)包括全部原始數(shù)據(jù)，并注明測(cè)量單位。最好以表格 形式，列出數(shù)據(jù)的運(yùn)算過程。6、討論：應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象， 結(jié)合基本原理進(jìn)行分析討論, 如實(shí)驗(yàn)對(duì)象有理論解，則應(yīng)與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。38實(shí)驗(yàn)一 土的含水量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由實(shí)驗(yàn)室提供擾動(dòng)土樣，要求用室內(nèi)烘干法或酒精燃燒法測(cè)定其含水量，了解擾動(dòng)土含水 量情況。2 實(shí)驗(yàn)要求要求了解實(shí)驗(yàn)原理，掌握實(shí)驗(yàn)方法，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析

6、、整理。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、意義土的含水量是土在100105 C下烘至恒溫時(shí)所失去的水分質(zhì)量和達(dá)到恒重后干質(zhì)量的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。其目的是測(cè)定土的含水量，了解土中含水量情況。三、儀器設(shè)備1 烘箱：可采用電熱烘箱或溫度能保持100105 C的其它能源烘箱，也可用遠(yuǎn)紅外線烘箱。2 .酒精：純度95%。3 .天平：稱量 200g,最小分度值 0.01g;稱量1000g，最小分度值 0.5g。4 .其它：干燥器、土盒、滴管、小勺、土樣盤、調(diào)土刀等。四、試樣制備及準(zhǔn)備工作1.取代表性擾動(dòng)土樣 34kg，充分拌勻備用。2 .土盒稱重列表備查。五、操作步驟1.烘干法(1) 選取代表性擾動(dòng)土樣約510g,放入質(zhì)量

7、為g。土盒內(nèi)(注意盒蓋與盒底編號(hào)對(duì)應(yīng))，立即蓋好盒蓋，稱濕土加盒重g1,精確至0.01g。(2) 揭開盒蓋并套在盒底下，一起放入烘箱，在溫度100105C下烘至恒重(烘至恒重的時(shí)間因土的性質(zhì)及土重不同而異，一般土重1530g時(shí)，砂土需12h,粉土需68h,粘土約需 10h)。(3) 將烘干后的試樣連盒取出，蓋好盒蓋，放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫，稱出干土加盒重g2, 精確至0.01g。2 .酒精燃燒法(演示)(1) 取代表性試樣若干 g (粘性土 510g，砂性土 2030g),用小刀將試樣分散，按烘干 法稱濕土重。(2) 揭開盒蓋，用滴管將酒精注入試樣，直至土盒中呈現(xiàn)自由液面為止。為使酒精充分浸

8、透試樣，可將盒底在桌上輕輕敲擊。(3) 將盛有酒精的試樣放在非易燃物上(如水泥臺(tái)面)，點(diǎn)燃土盒中的酒精，燒至火焰熄 滅。(4) 等試樣稍為冷卻，重新滴入酒精，再次燃燒。一共需燃燒23次。(5) 最后一次火焰熄滅后，立即蓋好盒蓋，待稍冷卻后，稱干土重。六、注意事項(xiàng)及說明1 含水量實(shí)驗(yàn)應(yīng)采用能控制溫度的烘干法作為標(biāo)準(zhǔn)方法，但此法常受設(shè)備和時(shí)間的限制， 因此，在工地常用一些快速測(cè)定的方法，其中酒精燃燒法是比較準(zhǔn)確、簡(jiǎn)易的一種方法。2 .土樣的有機(jī)質(zhì)（泥炭、腐植質(zhì)等）含量不應(yīng)超過干土重5% （由于在高溫下長(zhǎng)時(shí)間焙烘，可使有機(jī)質(zhì)分解或氧化，其質(zhì)量因而變化，故有機(jī)質(zhì)含量過多，所測(cè)得的含水量就不準(zhǔn)確。）如果

9、土的有機(jī)質(zhì)含量在 5%10%之間的土，烘箱溫度宜控制在6570C的恒溫下烘干。3 .含水量實(shí)驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行兩次平行測(cè)定，取其算術(shù)平均值，兩次測(cè)定允許平行差值見表1-1。七、結(jié)果整理與分析試樣含水量，應(yīng)按下式計(jì)算:g1 -g2w （%） *- 100（1-1）g2 -g。式中 w含水量（%）；計(jì)算準(zhǔn)確至0.1%；g1 土盒+濕土重（g）；準(zhǔn)確至0.01g；含量水（%）允許平行差值（%）10以下0.540以下1.040以上2.0表1-1g2 土盒+干土重（g）；準(zhǔn)確至0.01g；g。土盒重（g）（由實(shí)驗(yàn)室提供）實(shí)驗(yàn)二 土的密度實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用實(shí)驗(yàn)室制備好，將擾動(dòng)土經(jīng)擊實(shí)后的試件用環(huán)刀

10、法測(cè)定其密度，用取土器法進(jìn)行密度測(cè) 定演示。2 實(shí)驗(yàn)要求了解實(shí)驗(yàn)原理，掌握測(cè)定方法和結(jié)果計(jì)算整理。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、意義土的單位體積的質(zhì)量稱為密度。在天然含水量情況下的密度稱為天然密度。測(cè)定密度的目 的為了解土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的密實(shí)情況，計(jì)算土的自重壓力。二、儀器設(shè)備1 .環(huán)刀法(1) 環(huán)刀：內(nèi)徑為 61.8mm，高度為20mm。200g，最小分度值 0.01g。圖2-1取土器1、手柄 2、導(dǎo)桿 3、落錘 4、環(huán)刀蓋5、環(huán)刀 6、定向筒 7、齒釘 &實(shí)驗(yàn)表面(2) 天平：稱量500g，最小分度值0.1g;稱量(3) 其它：修土刀、凡士林等。2 取土器法(演示)(1) 取土器(圖2-1):包括環(huán)刀、環(huán)蓋、

11、 定向筒和擊錘系統(tǒng)(導(dǎo)桿、落錘、手柄)(2) 其它：修土刀測(cè)定含水量設(shè)備等。四、試樣制備及準(zhǔn)備工作1 取擾動(dòng)土樣風(fēng)干(烘干)，過2mm篩,按需要加水拌勻悶料一晝夜。2 將擾動(dòng)土按要求擊實(shí)成試件備用，并測(cè)其含水量。3 在野外，選擇一合適地面，整平其地面，進(jìn)行以土器法演示的準(zhǔn)備。五、操作步驟1 .環(huán)刀法在環(huán)刀內(nèi)壁涂一薄層凡士林，刃口向下放在土樣上，將環(huán)刀垂直下壓，并用修土刀沿環(huán)刀 外側(cè)切削土樣，邊壓邊削，直至土樣高出環(huán)刀，然后用鋼絲鋸整平刀環(huán)刀兩端土樣，擦凈環(huán)刀 外壁，稱環(huán)刀和土的總質(zhì)量，并取余土測(cè)定含水量。2 取土器法(粘性土)(1) 在實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)，將面積 30cmx 30cm的一塊地面鏟平。如系

12、檢查填土壓實(shí)密度時(shí)，應(yīng)將表面未壓實(shí)土層清除干凈，并將壓實(shí)土層鏟去一部分(其深度視需要而定)，使環(huán)刀打下后能達(dá)到規(guī)定的取土深度。(2) 利用齒釘將定向筒固定于鏟好的地面上，順次將環(huán)刀、環(huán)蓋放入定向筒內(nèi)。(3) 按土質(zhì)干濕和緊密情況，可采用下列方法之一將環(huán)刀壓入或打入土中。a、直接壓入法：將導(dǎo)桿座對(duì)準(zhǔn)環(huán)刀蓋上面凹槽，兩手按住手柄，以均勻壓力將環(huán)刀垂直壓 入土中，至環(huán)蓋頂面與定向筒上口齊平為止。b、落錘打入法：若土質(zhì)堅(jiān)硬不能直接壓入時(shí)，可用落錘將環(huán)刀打入土中，至環(huán)蓋頂面與定 向筒上口齊平為止。c、手錘打入法：若用落錘打入有困難時(shí)，應(yīng)另換地方用手錘再行錘擊。（4）去掉擊錘（或手錘）和定向筒，用鎬將環(huán)刀

13、及土樣挖出。（5）輕輕取下環(huán)蓋，用修土刀削去環(huán)刀兩端余土，并將其修平。（6）擦凈環(huán)刀外壁，稱環(huán)刀和土的總質(zhì)量，精確至 1g。（7）自環(huán)刀中取出具有代表性的試樣測(cè)定其含水量。（8）如為濕潤(rùn)的砂土，實(shí)驗(yàn)時(shí)可不需用擊錘和定向筒，在鏟平的地面上，細(xì)心挖出一個(gè)直 徑較環(huán)刀外徑略大的砂土柱，環(huán)刀刃口向下，置于砂土上，用手平穩(wěn)地將環(huán)刀垂直壓下，直至 砂土樁突出環(huán)刀上端約 2cm時(shí)為止。削平環(huán)刀上口余砂土，用直尺刮平。在環(huán)刀上口蓋一平滑的木板，一手按住木板，另一手 用小鏟將試樣從環(huán)刀底部切斷。然后將裝滿試樣的環(huán)刀反轉(zhuǎn)過來，削去環(huán)刀刃口上的余砂土。 并用直尺刮平，擦凈環(huán)刀外壁，稱環(huán)刀和土的總質(zhì)量并測(cè)其含水量。六

14、、注意事項(xiàng)及說明1 原狀土樣用環(huán)刀取樣時(shí)，土樣應(yīng)按自然沉積方向放置。原狀土樣和需要保持天然濕度的 擾動(dòng)土樣在實(shí)驗(yàn)前應(yīng)妥善保管，并應(yīng)采以防止水分蒸發(fā)的措施。2 .對(duì)含水量較高的土，在刮平環(huán)刀兩面時(shí)要細(xì)心，最好一次刮平，防止水分損失。3 環(huán)刀由于經(jīng)常使用，會(huì)和生不斷磨損，應(yīng)根據(jù)使用情況加以校正，以保證實(shí)驗(yàn)精度。七、結(jié)果整理與分析1 試樣濕密度應(yīng)按下式計(jì)算（環(huán)刀法）(2-1)式中 ;?o試樣濕密度（g/cm3）m試樣質(zhì)量（g）；V環(huán)刀體積（cm3） 2 試樣干密度按下式計(jì)算:(2-2)式中d試樣干密度（g/cm3）W,試樣含水量（%）3.環(huán)刀法密度實(shí)驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行平行測(cè)定。兩次測(cè)定的差值不得大于0.03g

15、/cm3。求其算術(shù)平均值。實(shí)驗(yàn)三液塑限聯(lián)合測(cè)定法測(cè)定土的液塑限實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求液塑限聯(lián)合測(cè)定法是根據(jù)圓錐儀的圓錐入土深度與其相應(yīng)的含水率在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上具有線性關(guān)系的特征來進(jìn)行的。利用電磁吸力代替手工提放錐，將圓錐質(zhì)量為76g （或100g）的圓錐吸起后放錐，測(cè)得土在不同含水率時(shí)圓錐的入土深度，并繪制其關(guān)系直線圖，在圖中查得圓錐下沉深度為10mm （或17mm）所對(duì)應(yīng)的含水率既為液限，查得圓錐下沉深度為2mm所對(duì)應(yīng)的圖3- 1液、塑限聯(lián)合測(cè)定儀示意圖1、顯示屏2、電磁鐵3、帶標(biāo)尺圓錐含水率既為塑限。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x液限粘性土可塑狀態(tài)和流動(dòng)狀態(tài)的界限含水率。通過實(shí)驗(yàn) 掌握利用液塑限聯(lián)合測(cè)定

16、儀測(cè)定粘性土的液塑限的方法。三、儀器設(shè)備1. 液塑限聯(lián)合測(cè)定儀（圖3-1）:錐質(zhì)量76g ,錐角30讀數(shù)顯示采用光電式。2 .天平：稱量 200g,最小分度值 0.01g。3 .其它：篩（孔徑 0.5mm）、調(diào)土刀、調(diào)土皿、稱土盒、研缽（附帶橡皮頭的研杵或橡皮板、 木棒等）、干燥器、吸管、烘箱、凡士林、蒸 餾水等。四、試樣制備及準(zhǔn)備工作1 .取有代表性的天然含水量或風(fēng)干土樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如土中含大于0.5mm的顆粒或夾雜物較多時(shí)，可采用風(fēng)干土樣，用帶橡皮頭的研杵或用木棒在橡皮板上壓碎土塊。試樣必須反復(fù)研碎、過篩。直至將可研碎的土塊全部通過0.5mm篩為止。即篩下土樣用三皿法或一皿法進(jìn)行制樣。2 .

17、三皿法：用篩下土樣 200g左右，分別放入盛土皿中，用吸管加不同數(shù)量的蒸餾水，制 成不同稠度的度樣。試樣的含水量宜分別控制在液限、塑限以上和它們的中間狀態(tài)附近。用調(diào)土刀調(diào)勻，蓋上濕布，放置18h以上。3 .一皿法：用篩下土樣 200g左右，放入一個(gè)盛土皿中，按三皿法加水、調(diào)土、悶土、使土樣的含水量控制在塑限以上，按14步驟進(jìn)行第一點(diǎn)入土深度和含水量測(cè)定。然后依次加水,按上述方法進(jìn)行第二點(diǎn)和第三點(diǎn)含水量和入土深度測(cè)定。該兩點(diǎn)土樣的含水量應(yīng)分別控制在液限與塑限中間和塑限附近。注意加水后要充分?jǐn)嚢杈鶆?，悶土?xí)r間可適當(dāng)縮短。五、操作步驟1. 將制備好的土樣充分?jǐn)嚢杈鶆?，分層裝入土樣試杯，用力壓實(shí)，使空

18、氣逸出，試杯裝滿 后，刮成與杯口齊平。2 .取圓錐儀，在錐體上涂以薄層凡士林 ，接通電源，使電磁鐵吸穩(wěn)圓錐儀。3 .調(diào)節(jié)屏幕準(zhǔn)線，使初始數(shù)于零位刻線上，調(diào)節(jié)升降座，使圓錐儀錐剛好接觸土面，圓錐儀就在自重作用沉入土中，經(jīng) 5s （讀數(shù)顯示燈亮?xí)r）測(cè)讀圓錐下沉深度 m。改變錐尖與土體接 觸位置（錐尖兩次錐入位置距離不小于 1cm,重復(fù)上一步驟，得錐入深度 h2, h1和h2允許有誤差 0.5mm，否則應(yīng)重新實(shí)驗(yàn)），取h1、h?平均值作為該點(diǎn)的錐入入深度 h3。4 去掉錐尖入土處的凡士林，取10g以上土樣兩個(gè)，分別裝入土盒，測(cè)定含水量。5 重復(fù)14步驟，對(duì)其它兩個(gè)含水理土樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)其錐入深度和含

19、水量。/丿j /liJIfl):hL線B線102030 40 50 60含水量w (%)2019 8 7 6 5 4 3尋(-度深沉下錐圓2圖3-2圓錐下沉深度與含水量關(guān)系圖六、結(jié)果整理與分析1、含水率計(jì)算：(3-1)WF X 100 %葉m式中 w 含水率（）m, 干土、土盒質(zhì)量（ g）；m2 濕土、土盒質(zhì)量（g）；m土盒質(zhì)量（g）；2、液限和塑限的確定a. 以三個(gè)含水量為橫座標(biāo)，與相應(yīng)的圓錐下沉深度為縱座標(biāo)，給于雙對(duì)數(shù)座標(biāo)紙上，三點(diǎn)連 成一條直線，如圖32中的A線，如果三點(diǎn)不在一條直線上通過高含水量的點(diǎn)與其余兩條連兩 根直線，在圓錐下沉深度為 2mm處查得相應(yīng)的兩個(gè)含水量，如果差值不超過2

20、%，用平均值的點(diǎn)與高含水量點(diǎn)作一直線，如圖32中的B線，若含水量超過2%應(yīng)補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)。b. 在圖32中，查得縱座標(biāo)入土深度 10mm所對(duì)應(yīng)的橫座標(biāo)的含水量 W，即為該土樣 10mm的液限（錐重 76g，若錐重100g，則縱座標(biāo)入土深度 20mm所對(duì)應(yīng)的含水量為 20mm液 限）。查得入土深度為 2mm所對(duì)應(yīng)的含水量為塑限，取直至整數(shù)。3、塑性指數(shù)Ip與液性指數(shù)lL的確定Wo Wp在工程中，一般可根據(jù)土的塑性指數(shù)來給粘性土進(jìn)行分類；液性指數(shù)可被用來表示粘性 土所處的軟硬狀態(tài)。I P 二 WL - Wp實(shí)驗(yàn)四土的固結(jié)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用30cm2環(huán)刀，在無側(cè)向膨脹條件下應(yīng)用固結(jié)儀測(cè)定土

21、體壓縮變形與荷載的關(guān)系曲線e - p曲線）；求出壓縮系數(shù):并判斷該土樣的壓縮性。2 實(shí)驗(yàn)要求熟悉實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)全過程，掌握實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析方法。二、實(shí)驗(yàn)的目的、意義土的固結(jié)實(shí)驗(yàn)（又稱壓縮實(shí)驗(yàn)）。土的固結(jié)是土體在荷重作用下產(chǎn)生變形的過程，目的是測(cè) 定試樣在側(cè)限與軸向排水條件下的 變形和壓力或孔隙比和壓力 的關(guān)系曲線。并根據(jù)孔隙比和壓 力關(guān)系曲線（e- p曲線）、計(jì)算出壓縮系數(shù)和壓縮模量等土的壓縮的性指標(biāo)，以便判斷土的壓縮性和計(jì)算基礎(chǔ)沉降時(shí)用。此外由飽和粘性土的固結(jié)實(shí)驗(yàn)也可得到在某一壓力下變形與時(shí)間的關(guān) 系曲線，從而計(jì)算土的壓縮和滲透系數(shù)。固結(jié)實(shí)驗(yàn)通常只用于粘性土，由于砂土的壓縮性較小，且壓縮過程需

22、時(shí)也很短，故一般不 在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行砂土的固結(jié)實(shí)驗(yàn)。固結(jié)實(shí)驗(yàn)可根據(jù)工程要求用原狀土或制備成所需要狀態(tài)的擾動(dòng)土。可采用常速法或快速法。本實(shí)驗(yàn)主要采用非飽和的擾動(dòng)土樣、并按常速法步驟進(jìn)行，但為了能在實(shí)驗(yàn)課的規(guī)定時(shí)間內(nèi)完 成實(shí)驗(yàn)，所以要適當(dāng)縮短加荷間隔（具體時(shí)間間隔由教師決定）。二、儀器設(shè)備1、小型固結(jié)儀（見圖 4 1）;2、百分表：量程 10mm，精確0.01mm （見圖4 3）;3、密度實(shí)驗(yàn)和含水量實(shí)驗(yàn)所需同要的儀器設(shè)備；1、平衡錘2、上杠桿3、百分表4、固結(jié)室 5、下杠桿6、砝碼4、秒表和儀器變形量校正表等。圖42固結(jié)儀示意圖1、水槽2、護(hù)環(huán)3、環(huán)刀4、加壓上蓋5、透水石6、量表導(dǎo)桿 7、量表架

23、&試樣四、實(shí)驗(yàn)步驟1、由實(shí)驗(yàn)室提供制備好的擾動(dòng)土樣一個(gè)；2、從固結(jié)儀器中取出環(huán)刀，按密度實(shí)驗(yàn)方法取試樣， 并取土留作測(cè)含水量。如系原狀土樣、切土的方向應(yīng)與在天然地層中的上下方向一致，稱環(huán)刀和試樣質(zhì)量，扣 除環(huán)刀質(zhì)量后即得濕試樣質(zhì)量（g）并計(jì)算出土的密度；3、用切取試樣時(shí)修下的土測(cè)定含水量（ w）平行作 兩次實(shí)驗(yàn)，取算術(shù)平均值；4、在固結(jié)儀容器底座內(nèi)，放置一塊略大于環(huán)刀的潔凈而濕潤(rùn)的透水石， 將切取的試樣連同環(huán)刀一起 （注意： 刀口向下）放在透水石上，再在試樣上按圖4-2依次放上護(hù)環(huán)以與試樣面積相同的潔凈濕潤(rùn)的透水石、加壓蓋和鋼珠。安裝好后待用；5 檢查加壓設(shè)備是否靈活，然后平衡加壓部分。 平衡

24、加壓部分的方法是轉(zhuǎn)動(dòng)上杠桿上的平衡錘，使杠桿為水平時(shí)即平衡完畢。（用目測(cè)水平情況）；圖 4 3百分表 百分表讀數(shù)方法如下：長(zhǎng)針，一小 格=0.01毫米6mm (注6 將安裝好的固結(jié)儀容器放在框架內(nèi)橫梁上，使橫 梁與球柱接觸后，再裝上百分表使其接觸橫梁頂面，并調(diào)節(jié)百分表其伸長(zhǎng)距離不小于 意檢查百分表是否靈活和垂直）。讀百分表讀數(shù)（為初讀數(shù) R0）后即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn);7 輕輕施加第一級(jí)荷載 50kPa，并開動(dòng)秒表，開始計(jì)時(shí)；8 可按下列時(shí)間測(cè)記讀數(shù)：1、2 8 10 直至試樣沉降穩(wěn)定為止時(shí)的百分表的讀數(shù)，并將讀數(shù)記錄到實(shí)驗(yàn)報(bào)告上。穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)為百分表讀數(shù)每小時(shí)變化不超過0.01mm，因時(shí)間關(guān)系可按教師指

25、定的時(shí)間讀數(shù)。讀數(shù)精確到0.01mm ；9 .記下穩(wěn)定讀數(shù)后，用同樣的方法施加第二、三、四、五級(jí)荷載（分別為100、200、300、400kPa），記錄各級(jí)壓力下試樣變形穩(wěn)定的百分表讀數(shù)（R|、R2、R3、R4）；10 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，必須先卸除百分表，然后卸掉砝碼，升起加壓框，移出固結(jié)儀容器，取 出試樣等各部件。最后擦洗干凈。五、成果整理與分析e。Gs :w (1 w)P-1式中：Gs 土粒比重；實(shí)驗(yàn)是按2.71取值。1 .按下式計(jì)算實(shí)驗(yàn)前孔隙比e6 水的密度，一般所取二1 g/cm3；w實(shí)驗(yàn)開始時(shí)試樣的含水量 % ；3實(shí)驗(yàn)開始時(shí)試樣的密度，g/cm ；2 計(jì)算試樣在任一級(jí)壓力p （kPa）作用

26、下變形穩(wěn)定后的試樣總變形量,Si = R。- R -Sie (mm)式中：Ro實(shí)驗(yàn)前百分表初讀數(shù)（mm）；R 試樣在任一級(jí)壓力R （kPa）作用下變形穩(wěn)定后的百分表讀數(shù)（ mm ）；Sie 各級(jí)荷載下儀器變形數(shù)（ mm）。（由實(shí)驗(yàn)室提供資料：ei 二 e。- （1 eo）（注）hoho土樣的原始高度，mm。4 .以P為橫座標(biāo)，e為縱坐標(biāo)，繪制壓縮曲線（ep）曲線。5.計(jì)算壓縮系數(shù)a1-2壓縮系數(shù)a值與土所受的荷載大小有關(guān)，為了便于比較，一般采用壓力間隔 p =1 0（kPa至 p2 =200kPa時(shí)對(duì)應(yīng)的壓縮系數(shù) a1來評(píng)價(jià)土的壓縮性。壓縮系數(shù)愈大，土的 壓縮性愈高。(kPa-1)_ G 僉a

27、1 _2P2 一 P1六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1試樣的土粒比重由實(shí)驗(yàn)室測(cè)定后提供；儀器本身的變形量，環(huán)刀的質(zhì)量、面積、高度均 可在實(shí)驗(yàn)室儀器資料表中查取。2 .實(shí)驗(yàn)前可練習(xí)百分表的讀數(shù)方法，防止讀數(shù)錯(cuò)誤而無法獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3 每組做一個(gè)試樣，每人獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，不得抄襲，可以相互校核。實(shí)驗(yàn)五直接剪切儀測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求由實(shí)驗(yàn)室提供制備土樣，要求學(xué)生用快剪法在直接剪切儀中測(cè)定該土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，G和C的數(shù)值。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、意義剪切實(shí)驗(yàn)的目的是測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，即的內(nèi)摩和擦角和粘聚力C。通常采用四個(gè)試樣，在直接剪切儀上分別在不同的垂直壓力二下，施加水平剪切力，試樣在規(guī)定的受剪面上

28、進(jìn)行剪切，求得土樣破壞時(shí)的剪應(yīng)力.i，然后繪制剪應(yīng)力和垂直壓力匚的關(guān)系曲線即抗剪強(qiáng)度曲線。直接剪切儀又分為應(yīng)變控制式和應(yīng)力控制式。本次實(shí)驗(yàn)采用應(yīng)變控制式直剪儀進(jìn)行 快剪實(shí)驗(yàn)。二、儀器設(shè)備1、電動(dòng)應(yīng)變控制式直剪儀：（見圖5- 1） 主要技術(shù)指標(biāo)：a. 土樣面積：30cm2,高 20mmb. 杠桿比：1:12垂直何載：kPa50100200300400對(duì)應(yīng)總法碼量：kg1.2752.555.107.6510.22、百分表：量程 10mm;精度0.01mm3、秒表；4、切試樣的用具等。電動(dòng)應(yīng)變控制直接剪切儀如圖5- 1所示。它的主要特點(diǎn)剪切力 （水平力）是通過轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)輪,使軸向前移動(dòng)而推動(dòng)底座施加給下

29、盒，剪力的數(shù)值是利用測(cè)力環(huán)測(cè)出（測(cè)力環(huán)是一個(gè)鋼環(huán)，事 先已知每單位變形時(shí)所受的壓力，故在實(shí)驗(yàn)時(shí)用百分表測(cè)得測(cè)力環(huán)徑向變形數(shù)值即可算出所受 的應(yīng)力值）。本儀器對(duì)粘性土與砂性土均適用。（施力部分（剪切部分）（測(cè)力部分）圖5- 1電動(dòng)應(yīng)變控制式直剪儀四、操作實(shí)驗(yàn)步聚1、試樣制備：根據(jù)工程需要，從原狀土或制備成所需同狀態(tài)的擾動(dòng)土中用環(huán)刀切四個(gè)試樣。如系原狀土 樣，切試樣方向應(yīng)與土在天然地層中上下方向一致。為了檢驗(yàn)四個(gè)土質(zhì)的不均勻性，應(yīng)分別測(cè) 四個(gè)試樣的密度和含水量。四試樣的密差值不宜大于 0.03g/cm2。（本次實(shí)驗(yàn)中，此項(xiàng)檢驗(yàn)工作省 略）。2、在下盒內(nèi)順次放入透水石，然后用插銷將上、下剪切盒固定好

30、。3、將帶試樣的環(huán)刀刃口向上，對(duì)準(zhǔn)剪切盒口，將試件從環(huán)刀內(nèi)推入剪切盒，順次放上透水石。然后放上活塞、鋼球，裝上垂直加壓設(shè)備（暫勿加砝碼）。4、在量力環(huán)上安裝百分表，百分表的測(cè)桿應(yīng)平行于量力不受力的直徑方向，調(diào)整百分表使其指針在某一整數(shù)上（即長(zhǎng)針指零，并作為起始零讀數(shù)）。5、慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，至上盒支腿與量力環(huán)鋼球之間恰好接觸時(shí)（即量力環(huán)中百分表指針剛開 始觸動(dòng)時(shí)）為止。6、 在試樣上施加垂直荷載。按第一個(gè)試樣上應(yīng)加的垂直壓力（100kPa）計(jì)算出應(yīng)加荷載， 即得應(yīng)加砝碼數(shù)。（調(diào)平衡）7、 撥出固定插銷。慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，這時(shí)以每分鐘 4轉(zhuǎn)速度均勻地轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行剪切， 當(dāng)時(shí)量 力環(huán)中百分表指針不再前進(jìn)而出

31、現(xiàn)后退或剪切變形量達(dá)試樣直徑的1/151/10 （46mm）時(shí)，認(rèn)為試樣已經(jīng)剪損，記錄百分表指針最大讀數(shù)（代表峰值抗剪強(qiáng)度），用0.01mm作單位，估讀0.001mm。（即以百分表上大度盤的格”作單位，估讀至 0.1格）。8 反轉(zhuǎn)手輪，卸除垂直荷載和加壓設(shè)備，取出已剪損的試樣，刷凈剪切盒，裝入第二個(gè)試 樣。9 .第二、三、四個(gè)試樣分別施加200、300、400kPa垂直壓力按同樣步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。五、成果整理1 計(jì)算每個(gè)試樣在一定垂直壓力下的抗剪強(qiáng)度（f ）;f 二 CR式中：R 該試樣在剪損時(shí)的百分表最大讀數(shù)（單位 0.01mm）；C量力環(huán)校正系數(shù)，kPa/0.01mm。f 抗剪強(qiáng)度，kPa。2

32、 .繪制抗剪強(qiáng)度曲線。（如圖5-2）以垂直壓力二（kPa）為橫坐標(biāo)，抗剪強(qiáng)度 .f為縱座標(biāo)，將四個(gè)實(shí)測(cè)點(diǎn)繪在圖上，畫一測(cè)試的平均直線，若各點(diǎn)不在一條近似的直線上，可按相鄰的三點(diǎn)連接成兩個(gè)三角形，分別求出 兩個(gè)三角形的重心，然后將兩重心點(diǎn)連一直線，即為抗剪強(qiáng)度曲線。3 確定抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：抗剪強(qiáng)度曲線在f軸上的截距即為粘聚力 C,精確到kPa,其傾角即為內(nèi)摩擦角 門，精確到0.1度。4. C、門值變可采用最小二乘方公式計(jì)算nn十fiy yC 一nnn八ViFi 二 i Mn2i丄nn 二 / i2i 4tg：二1 .o峰值抗剪強(qiáng)度fi .7 GV - fi i丄n- ,i 2i J式中：n 試樣個(gè)

33、數(shù)；:二i第i個(gè)試樣所施加的垂直壓力，kPa ；.f.第i個(gè)試樣的抗剪強(qiáng)度，kPa；六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1開始剪切之前，千萬不能忘記必須先撥去插銷，否則，量力環(huán)被壓斷，儀器即損壞。2 .加砝碼時(shí)，應(yīng)將砝碼上的缺口彼此錯(cuò)開，防止砝碼一齊倒下壓傷腳。3 如時(shí)間允許，同學(xué)們可在四個(gè)試樣中選定一個(gè)試樣，在剪切過程中手輪每轉(zhuǎn)一圈測(cè)記百 分表讀數(shù)一次，直至剪損。由手輪轉(zhuǎn)數(shù)和百分表讀數(shù)計(jì)算出手輪每一圈時(shí)的剪變形和剪應(yīng)力。剪變形 (mm)=0.2n-R剪應(yīng)力.(kPa)=CR式中：n 手輪轉(zhuǎn)數(shù)；0.2手輪每轉(zhuǎn)一圈推動(dòng)軸前進(jìn)距離；C、R意義同前。以為縱座標(biāo)，為橫坐標(biāo)，繪制 - 關(guān)系曲線，圖5-3表示其典型的變化規(guī)律

34、。垂直壓力 kpa圖5-2抗剪強(qiáng)度曲線a輕型擊實(shí)桶b、重型擊實(shí)桶實(shí)驗(yàn)六 土的擊實(shí)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求1. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)儀測(cè)定粘性土在一定擊實(shí)功能下，土的含水量與干密度的關(guān)系曲線；確 定土的最優(yōu)含水量及最大干密度。2. 實(shí)驗(yàn)要求掌握標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)儀的構(gòu)造及使用方法；學(xué)會(huì)確定土的最大干密度和最優(yōu)含水量；了解 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制指標(biāo)的關(guān)系與特點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、意義土的壓實(shí)程度與含水量、壓實(shí)功能與壓實(shí)方法有著密切關(guān)系。當(dāng)壓實(shí)功能和壓實(shí)方法不 變時(shí)，則土的干密度隨含水量的增加而增加，當(dāng)干密度達(dá)到某一最大值時(shí)，含水量的繼續(xù)增加 反而使干密度減小。這一最大值稱為最大干密度，其相應(yīng)的含水量稱為最優(yōu)含水量

35、。擊實(shí)實(shí)驗(yàn)的目的，就是模擬工地壓實(shí)條件，將實(shí)驗(yàn)室提供的土料在不同含水量下采用規(guī) 定的標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)方法擊實(shí)，從而確定其最大干密度及最優(yōu)含水量。該值是填方施工時(shí)的質(zhì)量控制 的重要依據(jù)。二、儀器設(shè)備6-1和圖6-2所示，其擊實(shí)筒、擊錘(1) 擊實(shí)儀，有輕型擊實(shí)儀和重型擊實(shí)儀兩類，如圖和導(dǎo)筒等主要部件的尺寸應(yīng)符合表6-1規(guī)定；(2) 稱量200g的天平，最小分度值 O.OIg；(3) 稱量10kg的臺(tái)秤，最小分度值 2g；(4) 孔徑為20mm、40mm和5mm的標(biāo)準(zhǔn)篩；(5) 試樣推土器；6)其他，如噴霧器、盛土容器、修土刀碎土設(shè)備等。a、2.5kg 擊錘 b、4.5kg 擊錘圖6 2擊錘與導(dǎo)筒1、提手

36、2、導(dǎo)筒3、硬橡皮墊4、擊錘圖6- 1擊實(shí)桶1、套筒2、擊實(shí)筒3、底板 4、墊塊實(shí)驗(yàn)方法錘底直徑（mm）錘質(zhì)量（kg）落高(mm)擊實(shí)筒導(dǎo)筒高度（mm）內(nèi)徑（mm）筒高（mm）容積（cm3）輕型512.5305102116947.450重型514.54571521162103.950表6-1擊實(shí)儀主要部件尺寸規(guī)格表四、實(shí)驗(yàn)操作步驟（1） 取一定量的代表性風(fēng)干土樣，對(duì)于輕型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)為20kg，對(duì)于重型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)為 50kg。（2）將風(fēng)干土樣碾碎后過 5mm的篩（輕型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)）或過 20mm的篩（重型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)）， 將篩下的土樣拌勻，并測(cè)定土樣的風(fēng)干含水率。（3）根據(jù)土的塑限預(yù)估最優(yōu)含水率，加水濕潤(rùn)制

37、備不少于五個(gè)含水率的試樣，含水率依次 相差為2%,且基保有兩個(gè)含水率大于塑限，兩個(gè)含水率小于塑限，一個(gè)含水率接近塑限。mwm。10.01wo0.01(w - Wo)(6-1)按式（6-1 ）計(jì)算制備試樣所需的加水量：式中mw 所需的加水量（g ）；Wo風(fēng)干含水率（% ）m。風(fēng)干含水率 Wo時(shí)土樣的質(zhì)量（g）； w 要求達(dá)到的含水率（ %）（4）將試樣2.5kg （輕型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)）或 5.0kg （重型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)）平鋪于不吸水的平板上，按預(yù)定含水率用噴霧器噴灑所需的加水量，充分?jǐn)嚭筒⒎謩e裝入塑料袋中靜置24h。（5）將擊實(shí)筒固定在底座上，裝好護(hù)筒，并在擊實(shí)筒內(nèi)壁涂一薄層潤(rùn)滑油，將攪和的試樣25kg分

38、層裝入擊實(shí)筒內(nèi)。 對(duì)于輕型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)， 分三層每層25擊；對(duì)于重型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)， 分五層， 每層56擊（公路公程為98擊）,兩層接觸土面應(yīng)刨毛，擊實(shí)完成后，超出擊實(shí)筒頂?shù)脑嚇痈叨?應(yīng)小于6mm。（6）取下導(dǎo)筒，用刀修平超出擊實(shí)筒頂部和底部的試樣，擦凈擊產(chǎn)筒外壁，稱擊實(shí)筒與試 樣的總質(zhì)量，準(zhǔn)確至 1g,并計(jì)算試樣的濕密度。（7）用推土器將試樣從擊實(shí)筒中推出，從試樣中心處取兩份一定量土料（輕型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)為1530g,重型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)為 50100g）測(cè)定土的含水率， 兩份土樣的含水率的差值應(yīng)不大于1%。五、成果整理(6-2)（1）按式（6-2）計(jì)算干密度1 0.01w式中耳 干密度（g/cm3）,準(zhǔn)確至0.0

39、1g/cm3；密度（g/cm ）w 含水率（%）（2）按式（6-3）計(jì)算飽和含水率：1 1wxat = 匯 100%（6-3）PGs式中 Wsat飽和含水率（%）；其余符號(hào)同前。（3）以干密度為縱坐標(biāo)，含水率為橫坐標(biāo)，繪制干密度與含水率的關(guān)系曲線及飽和曲線（圖6-3），干密度與含水率的關(guān)系曲線上峰點(diǎn)的坐標(biāo)分別為土的最大密度與最優(yōu)含水率，如不連成完整的曲線時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)。E蓋)鰹懈A含水率址偽）圖6-3干密度幾與含水量w的關(guān)系曲線（4）輕型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)試樣中粒徑大于5mm的土質(zhì)量小于或等于試樣總量的30%時(shí),應(yīng)對(duì)最大干密度和最優(yōu)含水率進(jìn)行校正。按式（6-4）計(jì)算校正后的最大干密度：dmax

40、P5(6-4)Sax：wGs2式中dm a校正后試樣的最大干密度（g/cm3）;F5粒徑大于5mm 土粒的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（%）；Gs2粒徑大于5mm 土粒的飽和面干比重，飽和面干比重是指當(dāng)土粒呈飽和面干狀態(tài)時(shí)的土?？傎|(zhì)量與相當(dāng)于土粒總體積的純水4 C時(shí)質(zhì)量的比值。按式（6-5）計(jì)算校正后的最優(yōu)含水率Wp = W(1 - R)PWab( 6-5)式中Wop校正后試樣的最優(yōu)含水率（% ）；Wop擊實(shí)試樣的最優(yōu)含水率（% ）；%）；wab粒徑大于5mm 土粒的吸著含水率（其余符號(hào)同前。實(shí)驗(yàn)七三軸剪切實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用立式(SJ-1A型)三軸儀作三個(gè)小試件，測(cè)在不同周圍壓力下的大主應(yīng)力值

41、(可不測(cè)孔隙 水壓力)；用總應(yīng)力法(或有效應(yīng)力法)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，求出C、，并與直接剪切實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較。2 實(shí)驗(yàn)要求了解三軸儀的構(gòu)造與使用方法；初步學(xué)會(huì)制備試件；掌握數(shù)據(jù)整理與分析。根據(jù)排水條件的不同，三軸剪切實(shí)驗(yàn)分為：(1) 不固結(jié)排水剪(UU )實(shí)驗(yàn)：是在施加周圍壓力和增加軸向壓力直至破壞過程中均不允許試樣排水，本實(shí)驗(yàn)可測(cè)得總抗剪強(qiáng)度參數(shù)Cu、$ u。(2) 固結(jié)不排水剪(CU)實(shí)驗(yàn)；是使試樣先在某一周圍壓力作用下排水固結(jié)，然后在保持不排水的情況下，增加軸向壓力直至破壞。本實(shí)驗(yàn)可以測(cè)得總抗剪強(qiáng)度參數(shù)Ccu、$ cu有效抗剪強(qiáng)度參數(shù)C 、：:八和孔隙壓力系數(shù)。(3) 固結(jié)排水(CD )實(shí)驗(yàn)：是使

42、試樣先在某一周圍壓力作用下排水固結(jié)，然后在允許試樣充分排水的情況下增加軸向壓力直至破壞。本實(shí)驗(yàn)可以測(cè)得有效抗剪強(qiáng)度參數(shù)Cd、$ d。本次實(shí)驗(yàn)要求做不固結(jié)不排水(即UU )實(shí)驗(yàn)，求得土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)Cu、$ u。34個(gè)圓柱形試樣，分別在不同、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒁饬x三軸剪切實(shí)驗(yàn)是測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度的一種方法，它通常用的恒定周圍壓力(即不主應(yīng)力 )下，施加軸向壓力即主應(yīng)力差(-坊3 ),進(jìn)行剪切直至破壞；然后根據(jù)摩爾一一庫倫理論，求得抗剪強(qiáng)度參數(shù)。三、儀器設(shè)備常用的三軸剪切儀依施加軸向壓力方式的不同，分為應(yīng)變控制式和應(yīng)力控制式兩種。目前 均以應(yīng)變控制式為主。因此，本實(shí)驗(yàn)只按應(yīng)變控制式儀器制定實(shí)驗(yàn)方法。1.應(yīng)變

43、控制式三軸儀(圖7-1 )有壓力室、軸向加壓設(shè)備、施加周圍壓力系統(tǒng)、體積變化和孔隙壓力量測(cè)系統(tǒng)等。2 .附屬設(shè)備有：(1) 擊實(shí)筒：如圖7-2所示；(2) 飽和器：如圖7-3所示；(3) 切土盤：如圖7-4所示；(4) 切土器和切土架：如圖7-5所示；(5) 分樣器：如圖7-6所示；(6) 承膜筒：如圖7-7所示；(7) 制備砂樣圓模：如圖7-8所示；(8) 天平：稱量 200g，最小分度值 0.01g；稱量1000g，最小分度值 0.1g ；稱量5000g,最小分度值1g。(9) 量表：量程 030或050,分度值 0.01mm ；(10) 橡皮膜：應(yīng)具有彈性厚度應(yīng)小于橡皮膜直徑的1/100

44、，不得有漏氣孔;(11) 其它：游標(biāo)卡尺、修土刀、鋁盒、烘箱、滑石粉等。1418T920試 樣1&17罔因壓力1、調(diào)壓筒2、周圍壓力表3、周圍壓力閥4、排水閥5、體變管6、排水管7、變形量表8、量力環(huán)9、排氣孔10、軸向加壓設(shè)備11、壓力室12、量管閥13、零位指示器14、孔隙壓力表15、量管16、孔隙壓力閥17、離合器18、手輪19、馬達(dá)20、變速箱圖71應(yīng)變控制式三軸剪切儀圖7 2擊實(shí)筒1、套環(huán)2、定位螺絲3、導(dǎo)桿4、擊錘5、底板6、套筒7、飽和器&底板圖73飽和器1、土樣筒 2、緊箍 3、夾板 4、拉桿5、透水石圖7-4 切土盤圖7- 5切土器、切土架圖7-6原狀土分樣器圖7- 7承膜筒

45、安裝示意圖1、三軸儀底座2、透水石3、試樣4、承膜筒5、橡皮膜6、上帽 7、吸氣孔/6圖7-8制備砂樣圓模1、儀器底座 2、透水石 3、制樣圓模（兩片合成） 4、圓箍 5、橡皮模 6、橡皮圈四、試樣制備及準(zhǔn)備工作1.三軸儀在使用前應(yīng)進(jìn)行檢查（1） 周圍壓力的精度要求達(dá)到最大壓力土1%,測(cè)讀分值一般應(yīng)為為 5kPa,根據(jù)實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度大小，選擇不同量程的量力環(huán)（或傳感器）使最大軸向壓力的精度不小于1%。（2）檢查排水管路是否暢通；活塞在軸套內(nèi)滑動(dòng)是否正常；連接處有無漏水現(xiàn)象。儀器檢 查完畢，關(guān)周圍壓力閥和排水閥，以備使用。3）橡皮膜在使有前應(yīng)作仔細(xì)檢查。其方法是在膜內(nèi)充氣，扎緊兩端，然后在水下檢查有無

46、漏氣。橡皮膜的厚度，對(duì)直徑 3.91cm和6.18cm試樣，以0.2m左右為宜；對(duì)直徑 10.1cm試 樣，以0.3mm左右為宜，對(duì)含有砂礫及小于 2.5cm碎（礫）石等土或路面材料的擊實(shí)試件以 0.5mm 左右為宜。2 .試樣制備試樣分為原狀土試樣和擾動(dòng)土試樣。原狀土試樣，可從鉆孔原狀土柱或試抗原狀土塊中切 取，擾動(dòng)土試樣多采用擊實(shí)法制備。對(duì)于含水量較大、接近液限或大小液限的沖填土，可用土 膏法制備。（1）試樣尺寸：最小直徑為$ 35mm，最大直徑為$ 101mm ,試樣的最大粒徑應(yīng)符合表7 -1規(guī)定。對(duì)于有裂縫、軟弱面和構(gòu)造面試樣，試樣直徑宜大于60mm。試樣的土粒允許最大粒徑表表7 1試

47、樣尺寸（mm）允許最大粒徑（mm）v 100試樣直徑的1/10 100試樣直徑的1/5（2）原狀土制備，應(yīng)按上述（1）的規(guī)定將土削成圓柱形試樣，試樣兩端應(yīng)平整并垂直于 試樣軸，當(dāng)試樣側(cè)面或端部有小石子或凹坑時(shí)，允許用削下的余土修整，試樣切削時(shí)避免擾動(dòng)，并取余土測(cè)定試樣的含水量。同一組原狀土試樣，密度的差值不宜大于0.03g/cm3,含水量差值不宜大于 2%。（3）擾動(dòng)土試樣制備，應(yīng)根據(jù)預(yù)定的干密度和含水量備樣后，在擊實(shí)器內(nèi)分層擊實(shí)，粉質(zhì) 土宜為3-5層，粘質(zhì)土宜5-8層，各層土樣質(zhì)量應(yīng)相等，各層接觸面應(yīng)刨毛。同一組擾動(dòng)土樣的 密度差值不大于 0.02g/cm3含水量為1%。（4） 對(duì)砂性土應(yīng)先

48、在壓力室底座上依次放上不透水板，橡皮膜和對(duì)開圓膜（圖7-8）,將砂 性土填入對(duì)開圓膜內(nèi)，分三層按預(yù)定干密度擊實(shí)。當(dāng)制備飽和試樣時(shí)，在對(duì)于圓膜內(nèi)注入純水至1/3高度，將煮沸的砂料分三層填入，達(dá)到預(yù)定高度。放上不透水板，試樣帽，扎緊橡皮膜。 對(duì)試樣內(nèi)部施加5kPa負(fù)壓力使試樣站立，折除對(duì)開圓膜。（5）對(duì)制備好的試樣，應(yīng)量測(cè)其直徑和高度。試樣的平均直徑應(yīng)按下式計(jì)算：DoDr 2D2 D34(7-1)式中D1、D2、D3分別為試樣上、中、下部位的直徑。3 .試樣飽和（1）抽氣飽和：將試樣裝入飽和器內(nèi)，置于抽氣缸內(nèi)蓋緊后，進(jìn)行抽氣，當(dāng)真空度接近一個(gè)大氣壓后，對(duì)于粉質(zhì)土再繼續(xù)抽半小時(shí)以上。粘質(zhì)土抽1h以上

49、，密實(shí)的粘質(zhì)土抽 2h以上,然后徐徐注入清水，使真空度保持穩(wěn)定。清水淹沒飽和器后，停止抽氣，解除抽氣缸內(nèi)的真空， 讓試要在抽氣缸內(nèi)靜置 10h以上。然后取出試樣稱重。（2）水頭飽和：對(duì)于粉土或粉質(zhì)砂土，可直接在三軸儀上用水頭飽和；對(duì)于粉質(zhì)土和粘質(zhì)土，如有特殊要求，也可用水頭飽和，其方法詳見JTJ051-85公路土工實(shí)驗(yàn)規(guī)程。（3）如按（1）、（ 2）不能使試樣完全飽和（Sr=99%以上），而試樣要求完全飽和時(shí)，則需對(duì)試樣再用反壓力飽和。其方法詳見JT051-85公路土工實(shí)驗(yàn)規(guī)程。本實(shí)驗(yàn)采用擾動(dòng)土用擊實(shí)法制備試樣，用抽氣飽和法進(jìn)行飽和，以上土樣制備和準(zhǔn)備工作由實(shí)驗(yàn)室完成。五、操作步驟（UU實(shí)驗(yàn)）

50、1在壓力室底座上依次放入透水板、試樣及試樣帽，將橡皮膜套在試樣外，并將橡皮膜兩 端與底座及試樣帽分別扎緊。2 裝上壓力室罩，向壓力室內(nèi)注滿純水，當(dāng)壓力室快注滿水時(shí)，降低進(jìn)水速度，當(dāng)水從排 氣孔溢出時(shí)，關(guān)閉排氣孔，且壓力室內(nèi)不應(yīng)有殘留氣泡。3 關(guān)排水閥，開周圍壓力閥，施加周圍壓力。周圍壓力值的大小應(yīng)與工程的實(shí)際荷重相適應(yīng)，最大一級(jí)周圍壓力應(yīng)與實(shí)際荷重大致相等。也可按100、200、300、400kPa施加。4 轉(zhuǎn)動(dòng)手輪（調(diào)節(jié)柄為“粗”位置），當(dāng)量力環(huán)的量表微動(dòng)時(shí)（或入水荷重傳感器讀數(shù)為1010-3kn ）,表示活塞已與試樣接觸。然后將量力環(huán)的量表與變形量表的指針調(diào)整到零位（如用 傳感器時(shí)則將入荷

51、重傳感器和位移傳感器的讀數(shù)調(diào)整為零）。5.試樣剪切（1） 剪切應(yīng)變速率每分鐘宜取0.5%1% （例如3.91cm試樣速率為 0.4-0.8mm/min ）。（2）將調(diào)節(jié)柄位置轉(zhuǎn)至“細(xì)”位置后，啟動(dòng)電機(jī)，接上離合器，進(jìn)行剪切。開始階段，試 樣每產(chǎn)生垂直應(yīng)變 0.3%0.4%時(shí)，記讀量力環(huán)量表讀數(shù)和垂直變形量表讀數(shù)各一次（或荷重傳感器和位移傳感器讀數(shù)各一次）。當(dāng)垂直應(yīng)變達(dá)3%以后，讀數(shù)間隔可延長(zhǎng)為 0.7%0.8%各記讀 一次。當(dāng)接近峰值時(shí)再加密讀數(shù)，如果試樣特別硬脆或軟弱，可酌情加密或減少測(cè)讀次數(shù)。（3） 當(dāng)出現(xiàn)峰值后，剪切應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，直到超過5%的軸向應(yīng)變?yōu)橹?。如量力環(huán)量表（或荷重傳感器）讀數(shù)

52、無峰值時(shí)，剪切應(yīng)進(jìn)行到軸向應(yīng)變15%20%。（4） 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后關(guān)閉馬達(dá)，關(guān)周圍壓力閥，調(diào)節(jié)柄位置轉(zhuǎn)至“粗”，倒轉(zhuǎn)手輪，打開排氣 孔，排去壓力室的水后，拆除壓力室外罩，揩干試樣周圍的余水，取下試樣外的橡皮膜，描述破壞后的試樣形狀，稱試樣質(zhì)量，并測(cè)定實(shí)驗(yàn)后的含水量。對(duì)于3.91cm直徑的試樣，應(yīng)取整個(gè)試樣烘干；對(duì)于 6.18cm或10.1cm直徑試樣，允許切取 剪切面附近有代表性土樣測(cè)定含水量。（5）改變周圍壓力，按上述步驟進(jìn)行其余幾個(gè)試樣的實(shí)驗(yàn)。六、注意事項(xiàng)及說明1 室內(nèi)測(cè)定抗剪強(qiáng)度的方法有直接剪切實(shí)驗(yàn)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)和三軸剪切實(shí)驗(yàn)。無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)是三軸剪實(shí)驗(yàn)中匚3的一種特殊情況。三軸實(shí)驗(yàn)比直接剪切實(shí)驗(yàn)具有如下優(yōu)點(diǎn)：能控制試樣排水條件，受力狀態(tài)明確，可以控制 大小主應(yīng)力，剪切面不固定，能準(zhǔn)確地測(cè)定土的孔隙壓力及體積變化。由于具有這些優(yōu)點(diǎn)，因 此，三軸剪切實(shí)驗(yàn)得到廣泛應(yīng)用。但三軸試樣也存在一些缺點(diǎn)。如操作復(fù)雜，所需試樣較多，其次如主應(yīng)力方向固定不變，以及實(shí)驗(yàn)是在軸對(duì)稱情況下（即匚2二二3 ）進(jìn)行的，這些都與實(shí)際情況不同。因此，不少學(xué)者致力于真三軸等的研制，以期能更正確地測(cè)定土的強(qiáng)度。2 實(shí)驗(yàn)類型選擇：（1）不固結(jié)不排水剪（UU）實(shí)驗(yàn)：適用的條件是土體受力而孔隙水壓力不消散的情況。 當(dāng)建筑物施工速度快，土體滲透系數(shù)較低（如小于A x 10-4cm/s）而